JP2009250405A - 軸受用密封機構 - Google Patents

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Abstract

【課題】コンパクトでありながら長期に亘って一定の密封性能を維持することが可能な低コストの軸受用密封機構を提供する。
【解決手段】軸受内部を軸受外部から密封するための軸受用密封機構であり、一方の軌道輪(内輪４)に嵌合して固定されるスリンガ２０と、他方の軌道輪(外輪２)に嵌合して固定され且つスリンガに対して摺接した状態で位置決めされるシール本体Ｂｍとを具備し、スリンガは、一方の軌道輪に嵌合される基端側部位と、基端側部位から他方の軌道輪に向けて延出した先端側部位(スリンガ壁部２０ｂ)とを備えて構成され、スリンガの基端側部位には、一方の軌道輪に対向する対向側面に、一方の軌道輪に嵌合する嵌合面(例えばＳ１)と、当該嵌合面に対して高低差を持たせて配置構成された内表面(例えばＳ２)とがそれぞれ少なくとも１つ設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、軸受内部を軸受外部から密封するための軸受用密封機構に関する。
従来、自動車や鉄道などの各種車両には、その車軸(車輪)を回転自在に支持するための軸受が用いられており、当該軸受には、軸受内部を軸受外部から密封するための種々のシール構造が設けられている(特許文献１)。一例として図２(ａ)には、駆動輪用の軸受が示されており、当該軸受は、車体側構成品(例えば、ナックル)に固定されて常時非回転状態に維持される静止輪(外輪)２と、静止輪２の内側に対向して設けられ且つ車輪側構成品(例えば、車輪)に接続されて共に回転する回転輪(内輪)４と、静止輪２と回転輪４との間に複列(例えば２列)で回転可能に組み込まれた複数の転動体6,8とを備えている。
静止輪(外輪)２には、その外周側から外方に向って突出した固定フランジ２ａが一体成形されており、固定フランジ２ａの固定孔２ｂに固定用ボルト(図示しない)を挿入し、これを車体側に締結することで、静止輪２を図示しない懸架装置(ナックル)に固定することができる。一方、回転輪(内輪)４には、例えば自動車のディスクホイール(図示しない)を支持しつつ共に回転する略円筒形状のハブ(スピンドル)１２が設けられており、ハブ１２には、ディスクホイールが固定されるハブフランジ１２ａが突設されている。
ハブフランジ１２ａは、静止輪(外輪)２を越えて外方(ハブ１２の半径方向外側)に向って延出しており、その延出縁付近には、周方向に沿って所定間隔で配置された複数のハブボルト１４が設けられている。この場合、複数のハブボルト１４をディスクホイールに形成されたボルト孔(図示しない)に差し込んでハブナット(図示しない)で締付けることにより、当該ディスクホイールをハブフランジ１２ａに対して位置決めして固定することができる。このとき、ハブ１２の車輪側に突設されたパイロット部１２ｄによって車輪の径方向の位置決めが成される。
また、ハブ１２(回転輪４)には、その車体側の嵌合面４ｎに環状の回転輪構成体１６(ハブ１２と共に回転輪４を構成する内輪)が嵌合(外嵌)されるようになっている。この場合、例えば静止輪２と回転輪４との間に各転動体6,8を保持器１８で保持した状態で、回転輪構成体１６を嵌合面４ｎに形成された段部１２ｂまで嵌合(外嵌)した後、ハブ１２の車体側端部の加締め領域１２ｃを塑性変形させて、当該加締め領域１２ｃを回転輪構成体１６の周端部１６ｓに沿って加締める(密着させる)ことで、当該回転輪構成体１６を回転輪４(ハブ１２)に固定することができる。
このような軸受において、静止輪２と回転輪４との間には、軸受内部を軸受外部から密封するための密封機構(車輪側のリップシール１０ａ、車体側のパックシール１０ｂ)が設けられている。リップシール１０ａは、静止輪２の車輪側の固定面２ｎ-1に固定され、回転輪４(ハブ１２)の摺動面４ｎ-1に対して摺動自在に位置決めされている。一方、パックシール１０ｂは、静止輪２の車体側の固定面２ｎ-2と回転輪構成体１６との間に摺動自在に配置されている。具体的には、回転輪構成体１６には、静止輪２の固定面２ｎ-2に対向して嵌合面Ｐ１が形成されており、パックシール１０ｂは、当該嵌合面Ｐ１と上記固定面２ｎ-2との間に嵌合した状態で位置決め固定されている。
ここで、パックシール１０ｂについて説明する。
図２(ｂ)に示すように、パックシール１０ｂは、回転輪(内輪)４を構成する回転輪構成体１６の嵌合面Ｐ１に嵌合して固定されるスリンガ２０と、静止輪２の固定面２ｎ-2に嵌合して固定され且つスリンガ２０に対して摺接した状態で位置決めされるシール本体Ｂｍとを備えている。ここで、シール本体Ｂｍは、心金２２の内周面(スリンガ２０に対向する面)にシール材２４を加硫して構成されており、シール材２４には、例えば３つのシールリップ24a,24b,24cが一体成形されている。なお、心金２２は、固定面２ｎ-2に嵌合される中空円筒部２２ａと、中空円筒部２２ａから回転輪構成体１６(嵌合面Ｐ１)に向けて円環状に折り返された環状折返部２２ｂとを備えて構成されている。
一方、スリンガ２０は、回転輪構成体１６の嵌合面Ｐ１に嵌合される筒状のスリンガ基部２０ａと、当該スリンガ基部２０ａから静止輪２(固定面２ｎ-2)に向けて延出し、その延出端が静止輪２(固定面２ｎ-2)に対して非接触状態に位置決めされた環状のスリンガ壁部２０ｂとを備えて構成されている。この場合、シール材２４に成形された各シールリップ24a,24b,24cは、それぞれスリンガ２０の環状スリンガ面M1,M2に摺接した状態で位置決めされている。なお、一方の環状スリンガ面Ｍ１は、スリンガ壁部２０ｂの内周(シール本体Ｂｍに対向する周面)に形成され、他方の環状スリンガ面Ｍ２は、スリンガ基部２０ａの内周(シール本体Ｂｍに対向する周面)に形成されている。
このようなパックシール１０ｂによれば、外内輪2,4が相対回転する間又は非回転状態において、例えば２つのシールリップ24a,24bが環状スリンガ面M1,M2に対して常に摺接状態となり、残りのシールリップ２４ｃと環状スリンガ面Ｍ２との間にラビリンスが構成される。これにより、軸受内部を軸受外部から密封することができるため、軸受外部への潤滑剤の漏洩防止や軸受内部への異物(例えば、水、塵埃)の浸入防止を図ることが可能となる。なお、シール材２４としては、例えばゴムやエラストマーなどの弾性材を適用することができると共に、当該シール材２４を心金２２の内周面に付加する方法としては、例えば焼き付けや接着剤により付加すれば良い。
ところで、自動車や鉄道などの各種車両に用いられる軸受は、路面近くに配置され、例えば路面からの跳ね返り水や泥水、塵埃などの異物に直接さらされた環境下で使用されている。このため、密封機構には、軸受内部への異物の侵入を確実に防止することができる優れた密封性能が要求されている。しかしながら、長期に亘って異物にさらされた状態にあると、特にパックシール１０ｂのスリンガ２０と内輪４(図面では回転輪構成体１６)の嵌合面Ｐ１との間に錆が発生する場合がある。
この場合、錆の進行の程度によっては、例えば内輪４又はスリンガ２０が体積膨張することで嵌合面Ｐ１が部分的に変形し、その結果、スリンガ２０と内輪４(回転輪構成体１６)の嵌合面Ｐ１との間の嵌合状態が劣化してしまう場合がある。そうなると、嵌合状態が劣化した部分から異物が軸受内部に侵入し易くなるため、長期に亘って一定の密封性能を維持することが困難になってしまう。
このような不具合を解消するために、例えばパックシール１０ｂの軸受外部側にカバーを設けるなどして密封性能を一定に維持させる方法が考えられる。しかし、かかる方法では、パックシール１０ｂを構成するための部品点数が増加し、その結果、パックシール１０ｂ自体が大型化してしまうだけで無く、製造コストも上昇してしまう。
特開２００２−１４７４７８号公報
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的は、コンパクトでありながら長期に亘って一定の密封性能を維持することが可能な低コストの軸受用密封機構を提供することにある。
この目的を達成するために、本発明は、相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えた軸受に設けられ、軸受内部を軸受外部から密封するための軸受用密封機構であって、一方の軌道輪に嵌合して固定されるスリンガと、他方の軌道輪に嵌合して固定され且つスリンガに対して摺接した状態で位置決めされるシール本体とを具備し、スリンガは、一方の軌道輪に嵌合される基端側部位と、基端側部位から他方の軌道輪に向けて延出し、その延出端が当該他方の軌道輪に対して非接触状態に位置決めされた先端側部位とを備えて構成されていると共に、スリンガの基端側部位には、一方の軌道輪に対向する対向側面に、一方の軌道輪に嵌合する嵌合面と、当該嵌合面に対して高低差を持たせて配置構成された内表面とがそれぞれ少なくとも１つ設けられている。
このような発明において、嵌合面は、シール本体が摺接する基端側部位の前記対向側面に位置付けられている。この場合、内表面は、一方の軌道輪に嵌合するように配置構成しても良いし、一方の軌道輪との間でラビリンスが形成されるように配置構成しても良い。また、スリンガの基端側部位には、一方の軌道輪に対向する対向側面に、当該スリンガを一方の軌道輪に嵌合させる際の位置決め用のガイド面が少なくとも１つ設けられている。この場合、ガイド面は、スリンガの先端側部位よりも軸受内部寄りに設けても良いし、スリンガの先端側部位よりも軸受外部寄りに設けても良い。
本発明によれば、コンパクトでありながら長期に亘って一定の密封性能を維持することが可能な低コストの軸受用密封機構を実現することができる。
以下、本発明の一実施の形態に係る軸受用密封機構について、添付図面を参照して説明する。本実施の形態は、図２(ａ)に示された軸受に用いた密封機構(図２(ｂ))の改良であるため、以下では、改良部分の説明にとどめる。この場合、上述した密封機構(図２(ｂ))と同一の構成については、その構成に付された参照符号と同一の符号を本実施の形態に用いた図面上に付すことで、その説明を省略する。
図１(ａ)には、本実施の形態の軸受用密封機構としてのパックシール１０ｂが示されており、当該パックシール１０ｂにおいて、スリンガ２０は、一方の軌道輪に嵌合される基端側部位と、基端側部位から他方の軌道輪に向けて延出し、その延出端が当該他方の軌道輪に対して非接触状態に位置決めされた先端側部位とを備えて構成されている。なお、上述した軸受(図２(ａ))において、パックシール１０ｂは、回転輪(内輪)４を構成する内輪としての回転輪構成体１６と静止輪(外輪)２との間に配置されている。そこで、以下の説明では、一方の軌道輪を例えば回転輪(内輪)４と回転輪構成体１６とを総称して単に内輪4,16とし、他方の軌道輪を静止輪(外輪)２とする。また、スリンガ２０の先端側部位をスリンガ壁部２０ｂとする。
また、スリンガ２０の基端側部位は、筒状のスリンガ基部２０ａと、スリンガ基部２０ａと内輪4,16の嵌合面Ｐ１との間に軸受内部側から軸受外部側に向けて延在された筒状の第１延在部２０ｃと、第１延在部２０ｃから内輪4,16の径方向内側に向けて延在された環状の第２延在部２０ｄと、第２延在部２０ｄから軸受外部側に向けて延在された筒状の第３延在部２０ｅと、第３延在部２０ｅから内輪4,16の径方向内側に向けて延在された環状の第４延在部２０ｆとを備えて構成されている。この場合、第１延在部２０ｃは、その軸受内部側が連結部２０ｇを介してスリンガ基部２０ａに一体化されている。これにより、当該基端側部位から先端側部位(スリンガ壁部２０ｂ)に亘って連続した単体のスリンガ２０が構成されている。
なお、内輪4,16の外周は、スリンガ２０の基端側部位の構成に沿った表面形状を成しており、筒状の嵌合面Ｐ１と、嵌合面Ｐ１から内輪4,16の径方向内側に向けて延在された環状の壁面Ｔ１と、壁面Ｔ１から軸受外部側に向けて延在された筒状の底面Ｐ２と、底面Ｐ２から内輪4,16の径方向内側に向けて延在された外側面Ｔ２とを備えて構成されている。
このような構成において、図１(ａ),(ｂ)に示すように、スリンガ２０の第１延在部２０ｃには、内輪4,16の嵌合面Ｐ１に対向する対向側面に嵌合面Ｓ１が設けられており、第３延在部２０ｅには、内輪4,16の底面Ｐ２に対向する対向側面に内表面Ｓ２が設けられている。これにより、嵌合面Ｓ１と内表面Ｓ２とは、互いに高低差を持たせて配置構成される。このとき、嵌合面Ｓ１は、シール本体(シールリップ２４ｂ)が摺接するスリンガ基部２０ａに対向配置された第１延在部２０ｃに位置付けられる。
ここで、第１延在部２０ｃの嵌合面Ｓ１の径寸法(内径)は、内輪4,16の嵌合面Ｐ１の径寸法(外径)と一致又はそれ以下に設定することが好ましい。これにより、スリンガ２０を内輪4,16の外周に嵌合させる際、双方の嵌合面S1,P1を互いに堅牢に嵌合させることができる。この場合、軸受回転時、シール本体(シールリップ２４ｂ)の摺接圧がスリンガ基部２０ａに作用しても、嵌合面S1,P1相互は堅牢に嵌合されているため、内輪4,16に対するスリンガ２０の固定位置が変動することは無い。これにより、密封機構の密封性能を長期に亘って一定に維持することができる。
また、このように、スリンガ２０を内輪4,16に固定した状態において、第２延在部２０ｄが内輪4,16の壁面Ｔ１に、第４延在部２０ｆが内輪4,16の外側面Ｔ２にそれぞれ対向配置(当接)されると共に、第３延在部２０ｅが内輪4,16の底面Ｐ２に対向配置される。これにより、第２〜第４延在部20d,20e,20fと内輪4,16の外周(壁面Ｔ１、底面Ｐ２、外側面Ｔ２)との間に比較的長い距離に亘ってラビリンスが形成されるため、密封機構の密封性能を従来に比べて高めることができる。
ここで、第２延在部２０ｄには、内輪4,16の壁面Ｔ１に対向する対向側面にガイド面Ｇ１を設けることが好ましい。この場合、嵌合時にガイド面Ｇ１が壁面Ｔ１に当接した際、当該ガイド面Ｇ１は、それ以上スリンガ２０を軸受内部方向に移動させないようにするストッパとして機能する。これにより、スリンガ２０を内輪4,16に対して高精度に位置決めして固定することができるため、軸受の使用時及び非使用時の双方において、スリンガ２０が軸受内部方向にずれることは無い。このため、シール本体Ｂｍとスリンガ２０との間の摺接状態を一定にすることが可能となり、その結果、密封機構の密封性能を長期に亘って一定に維持することができる。
また、第４延在部２０ｆには、内輪4,16の外側面Ｔ２に対向する対向側面に内側面Ｇ２が設けられている。この場合、当該内側面Ｇ２は、嵌合時において内輪4,16の外側面Ｔ２に当接させるように構成しても良いし、非接触状態で対向配置させても良い。内側面Ｇ２を外側面Ｔ２に当接させた場合には、当該内側面Ｇ２と上記ガイド面Ｇ１とでダブルストッパが構成されるため、スリンガ２０を内輪4,16に対して更に高精度に位置決めして嵌合させることができる。また、内側面Ｇ２を外側面Ｔ２に非接触状態で対向配置させた場合には、内側面Ｇ２と外側面Ｔ２との間でラビリンスが形成されるため、密封機構の密封性能を高めることができる。ただし、第４延在部２０ｆは、必ずしも必要な構成ではないため、無くても良いが、有った方がラビリンス効果を高めることができる。
また、第３延在部２０ｅには、内輪4,16の底面Ｐ２に対向する対向側面に内表面Ｓ２が設けられている。この場合、当該内表面Ｓ２は、底面Ｐ２に嵌合するように配置構成しても良いし、非接触状態で対向配置させても良い。内表面Ｓ２を底面Ｐ２に嵌合させた場合には、これら内表面Ｓ２と底面Ｐ２との間と、上述した嵌合面S1,P1相互間との合計２箇所の嵌合が構成されるため、内輪4,16に対するスリンガ２０の嵌合状態を強固に且つ安定化させることができる。これにより、スリンガ２０を内輪4,16に対して更に堅牢に位置決め固定することができる。また、内表面Ｓ２を底面Ｐ２に非接触状態で対向配置させた場合には、内表面Ｓ２と底面Ｐ２との間でラビリンスが形成されるため、密封機構の密封性能を高めることができる。
更に、上述したような効果は、スリンガ２０の基端側部位に第１〜第４延在部20c,20d,20e,20fに一体的に設けるだけで達成され、部品点数を増加させる必要も無くため、密封機構のコンパクト化及び低コスト化を実現することができる。また、スリンガ２０の基端側部位に第１〜第４延在部20c,20d,20e,20fを設けたことで、当該基端側部位と内輪4,16との間のラビリンス効果を高めることができる。これにより、軸受内部への異物の侵入を防止することができるため、長期に亘って一定の密封性能を維持することができる。
なお、上述した実施の形態において、ガイド面Ｇ１は、スリンガ２０の先端側部位よりも軸受内部寄りに設けられているが、これに代えて、例えば図１(ｃ)に示すように、ガイド面Ｇ１をスリンガ２０の先端側部位よりも軸受外部寄りに設けても良い。即ち、スリンガ２０の連結部２０ｇを基準として、当該連結部２０ｇから先端側部位(スリンガ壁部２０ｂ)までの距離をＴ１、連結部２０ｇからガイド面Ｇ１までの距離をＴ２とすると、Ｔ１＜Ｔ２なる関係を満足するように、ガイド面Ｇ１をスリンガ２０の先端側部位よりも軸受外部寄りに設ける。
このような構成によれば、例えばスリンガ２０の軸受外部側にエンコーダ２６が取り付けられたパックシール１０ｂを複数個まとめて搬送する場合、隣り合うパックシール１０ｂにおいて、エンコーダ２６とシール本体Ｂｍ(心金２２)とが触れ合うことは無い。これにより、それぞれのパックシール１０ｂを損傷させること無く安全に搬送することが可能となる。
また、上述した実施の形態では、基端側部位における第２延在部２０ｄのガイド面Ｇ１を位置決め基準としてスリンガ２０を嵌合したが、これに代えて、例えば先端側部位におけるスリンガ壁部２０ｂを位置決め基準としてスリンガ２０を嵌合しても良い。
また、上述した実施の形態において、スリンガ２０の基端側部位には、第１〜第４延在部20c,20d,20e,20fが設けられているが、これに代えて、例えば図１(ｄ)に示すように、第１延在部２０ｃを設けること無く、スリンガ基部２０ａから直接第２〜第４延在部20d,20e,20fを連続させるようにしても良い。こうすることで、第１延在部２０ｃ及び連結部２０ｇが無くなった分だけスリンガ２０の構成を簡略化することができるため、密封機構の更なるコンパクト化及び低コスト化を図ることができる。
(ａ)は、本発明の一実施の形態に係る軸受用密封機構の構成を示す断面図、(ｂ)は、軸受用密封機構のスリンガの構成を示す断面図、(ｃ)は、軸受用密封機構のスリンガの他の構成を示す断面図、(ｄ)は、本発明の他の実施の形態に係る軸受用密封機構の構成を示す断面図。 (ａ)は、駆動輪用の軸受の全体構成を示す断面図、(ｂ)は、従来の軸受用密封機構の全体構成を示す断面図。
符号の説明
２ 静止輪(外輪)
４ 回転輪(内輪)
２０ スリンガ
２０ｂ スリンガ壁部
Ｂｍ シール本体
Ｓ１ 嵌合面
Ｓ２ 内表面

Claims (7)

  1. 相対回転可能に対向配置された軌道輪と、軌道輪間に転動自在に組み込まれた複数の転動体とを備えた軸受に設けられ、軸受内部を軸受外部から密封するための軸受用密封機構であって、
    一方の軌道輪に嵌合して固定されるスリンガと、他方の軌道輪に嵌合して固定され且つスリンガに対して摺接した状態で位置決めされるシール本体とを具備し、
    スリンガは、一方の軌道輪に嵌合される基端側部位と、基端側部位から他方の軌道輪に向けて延出し、その延出端が当該他方の軌道輪に対して非接触状態に位置決めされた先端側部位とを備えて構成されていると共に、
    スリンガの基端側部位には、一方の軌道輪に対向する対向側面に、一方の軌道輪に嵌合する嵌合面と、当該嵌合面に対して高低差を持たせて配置構成された内表面とがそれぞれ少なくとも１つ設けられていることを特徴とする軸受用密封機構。
  2. 嵌合面は、シール本体が摺接する基端側部位の前記対向側面に位置付けられていることを特徴とする請求項１に記載の軸受用密封機構。
  3. 内表面は、一方の軌道輪に嵌合するように配置構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受用密封機構。
  4. 内表面は、一方の軌道輪との間でラビリンスが形成されるように配置構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の軸受用密封機構。
  5. スリンガの基端側部位には、一方の軌道輪に対向する対向側面に、当該スリンガを一方の軌道輪に嵌合させる際の位置決め用のガイド面が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の軸受用密封機構。
  6. ガイド面は、スリンガの先端側部位よりも軸受内部寄りに設けられていることを特徴とする請求項５に記載の軸受用密封機構。
  7. ガイド面は、スリンガの先端側部位よりも軸受外部寄りに設けられていることを特徴とする請求項５に記載の軸受用密封機構。
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JP2014001803A (ja) * 2012-06-19 2014-01-09 Nok Corp 密封装置
IT201700091173A1 (it) * 2017-08-08 2019-02-08 Skf Ab Complesso di tenuta a basso attrito per un gruppo mozzo ruota e gruppo mozzo ruota equipaggiato con tale complesso di tenuta

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